第一作者：Xu Jiaxin
通訊作者：Kam Chiu Tam
通訊單位：University of Waterloo
研究內容：
提出了一種在甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯?(MAA-EA)?納米凝膠內制備銀納米團簇?(AgNCs)?的穩健方法，其中通過紫外光還原在納米凝膠支架內產生?AgNCs。研究了紫外線照射時間對?AgNCs?形成的影響及其在生物標記和抗菌性能中的應用。AgNCs?的形成分為兩個階段：?(1) Agn (n=2-8)?納米團簇在?0-25?分鐘之間形成；?(2)?較大的銀納米粒子?(AgNPs)?通過在納米凝膠內的聚集形成。抗菌性能取決于銀離子?(Ag+)?的大小和濃度。對于酵母的抗菌試驗，觀察到?1.1 ppm?的低最高最大抑制濃度?(HMIC)，對大腸桿菌的?MIC?分別為?11?和?22 ppm。分別為大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。結合?AgNCs（發射波長為?525 nm）與死酵母的綠色照明特性，可用于生物標記。通過光輻照調整尺寸，納米凝膠模板AgNCs是一種很有前途的抗菌和生物標記應用的候選物。
要點一：?
AgNCs?和?AgNPs?的合成一直具有挑戰性，許多先前的研究都集中在開發制造穩定?AgNCs?的新方法上。由于還原速度快且粒徑難以控制，光還原已成為一種很好的替代方法。然而純?AgNCs?或?AgNPs?相關的穩定性和毒性限制了它們的進一步應用。在這項研究中，MAA-EA?納米凝膠被用作“納米反應器”，通過光還原過程原位合成?AgNCs。假設是納米凝膠中的羧基可以作為?AgNCs?的生長調節劑，在紫外線照射下可以穩定納米凝膠內不同大小的?AgNCs。抗菌性能與?Ag+?釋放速率密切相關，該速率由?UV?照射系統組裝的銀電極監測。
要點二：
觀察到納米凝膠?Ag+?系統的三階段?Ag+?擴散過程，它們與抗菌性能相關，其中?AgNCs@25min?具有最低的?HMIC（1.1 ppm?或?1.1?μg/mL），對應于最高的?Ag+釋放速率。隨著紫外線照射時間的增加，小型?AgNCs（t > 25mins）會發生聚集，導致?Ag+?擴散速率降低和抗菌性能降低。小型?AgNCs (t≤25mins)?具有獨特的熒光發射特性，能夠在熒光顯微鏡下區分活酵母和死酵母。高度穩定的納米凝膠模板化?AgNCs?是有效的抗菌劑，使用后可以回收，與之前報道的其他?AgNPs?和原始?AgNCs?相比，減少了對生態系統的負面影響。
要點三：
納米凝膠支架既可用作納米反應器，又可實現精確的尺寸和形狀控制以及水溶液中?AgNCs?的穩定劑。納米凝膠模板內?AgNCs?的尺寸依賴性光致發光可以通過紫外線照射時間和強度來控制。基于熒光?AgNC?的這些優異的化學、物理和生物相容性，它們可用于藥物輸送、抗菌和生物標記應用。此外，該納米凝膠模板可用于有機和無機材料的合成和封裝，具有更好的形態控制。
圖 2：?MAA-EA納米凝膠、AgNO3和AgNCs在不同紫外照射時間下的FTIR
圖 3：??染色的MAA-EA納米凝膠的正常和放大圖的TEM圖像(a，b)，形成AgNCs@?（c，d）0，（e，f）6，(g，h) 25，(i,，j ) 60?和?(k，l)?360分鐘的UV照射。
圖?4：AgNCs在UV照射0、3、6、25、120、200、280和360 min下的UV曲線（A）和不同AgNCs的峰值波長（B）。AgNCs?在可見光下（從?12?點鐘點開始）在?0、3、6、15、40、80、120、160、200、240、280、320、360?和?400?分鐘下的圖片顯示在?A?交叉圖像中。在紫外光下（從?12?點鐘點開始），AgNCs?在?0、3、6、15、40、80、120、160、200、240、280、320、360?和?400?分鐘下的圖片顯示在?B?交叉點圖像中。
圖?5：?Ag+濃度作為UV照射時間的函數（A），和對數標度的濃度（B），在銀滴定過程中有或沒有UV照射的銀離子螯合納米凝膠（透析后）的Ag+濃度（C），在銀滴定過程中有或沒有UV照射的與納米凝膠混合的AgNO3的Ag+濃度（D）。
圖6：（a）不同紫外線照射時間下AgNCs的最高最小抑菌濃度（HMIC），（B）不同紫外線照射時間下AgNCs對酵母的抗菌機制。
圖7：CO2?產生率與?AgNCs?濃度的關系。
圖8：用MB（洗滌2次）染色的納米凝膠處理的酵母測試樣品的顯微圖像和熒光圖像（FITC過濾器）a，b；用MB染色的AgNCS@6min-1.1 ppm酵母測試樣品的顯微圖像和熒光圖像c，d；用MB染色的AgNCS@6min-11ppm酵母測試樣品的顯微圖像e；在FITC下用MB染色的AgNCS@6min-11ppm酵母測試樣品的熒光顯微圖像，f和FITC與TRITC過濾器合并，g；FITC濾光下AgNCs@6min-2.2 ppm的熒光顯微圖像，h。
圖9：?AgNCs?在?0、6、25、80、120?和?200?分鐘紫外線照射下對大腸桿菌（上）和金黃色葡萄球菌（下）的抗菌活性。
參考文獻
J. Xu, M. Ramasamy, T. Tang, Y. Wang, W. Zhao, K. Chiu Tam, Synthesis of Silver Nanoclusters in Colloidal Scaffold for Biolabeling and Antimicrobial Applications, Journal of Colloid and Interface Science (2022).?DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.05.084
